中文摘要：

结构在承载过程中出现破损是不可避免的，对于航天航空、桥梁、海洋平台等重要结构来说，实时、及时地对这些结构进行健康监测和诊断是极其重要的，该领域的研究具有重要的理论价值和巨大的应用前景。本项目提出了基于时变系统振动理论建立结构健康诊断方法的研究思路，利用HHT方法，研究了时变系统中结构局部刚度变化等物理参数与系统瞬时频率、振幅和响应等的关系，提出了基于系统瞬时特性（如瞬时频率、振幅等）或瞬时响应的结构物理参数识别新方法，并以时变系统的振动理论为基础提出了对结构破损灵敏的、对试验数据误差具有鲁棒性的结构破损发现、破损定位和破损程度确定的一套结构健康诊断方法。

结论摘要：

本项目分别基于Hilbert-Huang变换、状态空间法和小波分析方法对时变系统参数识别方法及其在结构健康诊断中的应用进行了较深入的研究。首先，基于Hilbert变换和EMD分解方法，提出了应用自由振动或受迫振动响应信号识别时变系统物理参数的方法。其次，本研究提出了基于状态空间法的时变系统参数识别方法，该方法仅应用任意组合的一组位移、速度和加速度响应构造Hankel矩阵，然后应用奇异值分解法求解系统的时变刚度和阻尼参数。最后，本研究依据小波方法发展了时变系统的参数识别方法，该方法应用Daubechies小波将系统激励和响应进行分解，同时基于小波尺度函数的正交性将时变系统的振动微分方程转化成线性方程，从而识别系统的时变物理参数。本项目应用上述提出的方法研究了系统刚度和阻尼发生平缓变化、周期变化和突然变化三类变化形式的时变参数识别算例，仿真结果显示三种时变参数识别方法都能很好地识别三类时变参数。本项目还建立了一个时变的三层剪切楼层模型，并进行了试验研究，验证了上述提出的时变系统参数识别方法，以及在结构健康诊断中的应用。